《木材切削原理與刀具》數(shù)字化教材建設(shè)的探索

郭曉磊+邱學(xué)海+朱兆龍

摘 要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，高等教育加速了《木材切削原理與刀具》教材數(shù)字化的進(jìn)程。同時(shí)，為了與國際切削技術(shù)接軌，力求客觀準(zhǔn)確地反映當(dāng)今國內(nèi)外木工刀具先進(jìn)水平，體現(xiàn)出專業(yè)基礎(chǔ)課教材時(shí)代性。這就要求教學(xué)和管理、課堂和網(wǎng)絡(luò)等各方面緊密結(jié)合，使傳統(tǒng)的教學(xué)模式向動(dòng)態(tài)的、及時(shí)的交互學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變。“木材切削原理與刀具”是一門較難的專業(yè)基礎(chǔ)課程，對(duì)于不同的授課對(duì)象，在課程內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教材選擇等方面都存在適當(dāng)、適用及取舍的問題。文章通過數(shù)字化教材在“木材切削原理與刀具”教學(xué)實(shí)施中的體現(xiàn)，闡述了高校加快建設(shè)數(shù)字化教材的進(jìn)程的重要意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化教材；《木材切削原理與刀具》；高等教育

木工刀具應(yīng)用新技術(shù)的不斷發(fā)展影響著木材切削原理的教學(xué)模式和教學(xué)方式，《木材切削原理與刀具》教材是研究木材切削過程中的基本規(guī)律、標(biāo)準(zhǔn)刀具的選型與使用、非標(biāo)準(zhǔn)刀具設(shè)計(jì)原理與方法的一門技術(shù)學(xué)科。該課程是與生產(chǎn)實(shí)踐緊密聯(lián)系的，涉及知識(shí)面較廣。因此，學(xué)生還需閱讀有關(guān)手冊(cè)、樣本，特別要重視生產(chǎn)實(shí)踐，參加生產(chǎn)線的調(diào)試與維護(hù)的工作實(shí)踐，這樣才能做到理論聯(lián)系實(shí)際，提高解決實(shí)際問題的工作能力。傳統(tǒng)教材在講授方面存在不生動(dòng)、枯燥等問題，信息技術(shù)的不斷發(fā)展也使傳統(tǒng)的教材面臨了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，為了進(jìn)一步提高《木材切削原理與刀具》教材管理水平和服務(wù)水平，就必須改革傳統(tǒng)的教材管理手段，大力推行教材管理數(shù)字化建設(shè)。

一、數(shù)字化教材建設(shè)的背景分析

1.國內(nèi)外數(shù)字化教材的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）國外發(fā)展現(xiàn)狀。國外數(shù)字化教材應(yīng)用發(fā)展進(jìn)程較國內(nèi)快得多。一方面，由于國外熟悉互聯(lián)網(wǎng)的年輕一代成長較快以及近年來國外電子教材整體技術(shù)得到了持續(xù)改進(jìn)；另一方面，國外很多國家的版權(quán)保護(hù)情況較好，公眾普遍具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)觀念，使電子教材的使用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈激增之勢(shì)。美國、英國的大學(xué)出版商紛紛進(jìn)入數(shù)字化教材發(fā)行領(lǐng)域，以提供給讀者除紙質(zhì)教材外更多的購書選擇。目前主要有以下形式：一種形式是出版公司和閱讀器電子公司合作；另一種形式是在線出版學(xué)習(xí)模式，即出版公司和網(wǎng)絡(luò)公司合作。

（2）國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀。數(shù)字化戰(zhàn)略正在我國進(jìn)一步推進(jìn)，各大出版社都相繼建立了電子出版相關(guān)部門，從加強(qiáng)認(rèn)識(shí)到實(shí)際運(yùn)營，從圖書配套到平臺(tái)構(gòu)建，數(shù)字化教材與傳統(tǒng)教材正呈現(xiàn)出互補(bǔ)的發(fā)展趨勢(shì)。國內(nèi)一些著名的圖書網(wǎng)站也相繼增設(shè)了電子圖書一欄，從而使獲取方式得到了極大便利。隨著我國高等教育數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的需求日益增長，我們應(yīng)該在充分發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)、加快教材數(shù)字化建設(shè)的基礎(chǔ)上，力圖在資源庫建設(shè)方面有所突破，以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教材的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

2.我國數(shù)字化教材發(fā)展面臨的問題

無論在國外還是國內(nèi)，數(shù)字化教材出版應(yīng)該說都是新生事物，有很多問題亟待解決。尤其是在國內(nèi)，問題更加突出，主要有兩個(gè)方面。

（1）版權(quán)保護(hù)意識(shí)。電子產(chǎn)品的特殊形式，極易被復(fù)制盜版，且我國版權(quán)保護(hù)還有待加強(qiáng)，使教師在建設(shè)數(shù)字化教材時(shí)有諸多顧慮。

（2）閱讀習(xí)慣或觀念。紙質(zhì)教材成為教材主體的形態(tài)已存在多年，是一整套逐漸形成且日趨完善的教學(xué)體系，師生接受起來比較容易，因此數(shù)字化教材替代紙質(zhì)教材還需要一個(gè)過程。

二、數(shù)字化教材在木工刀具教學(xué)環(huán)境中的優(yōu)勢(shì)

第一， 數(shù)字化教材容量大，便于修改、更新。例如，傳統(tǒng)的鋸、銑、刨、磨、鉆等木材加工方式會(huì)產(chǎn)生大量的切屑。為了減少切屑損失，提高木材的利用率，提高加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，這就需要不斷修改、更新加工方法，以及特種加工在木材加工中應(yīng)用的探索。第二，數(shù)字化教材生動(dòng)、形象， 有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和效率。例如，帶鋸條有不同的形狀和齒形，不同的加工條件需要合理的選擇，但齒形的相似對(duì)學(xué)習(xí)增加了難度，采用動(dòng)畫可以直接把加工材料和鋸條相對(duì)應(yīng)，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)接受相對(duì)容易。第三，數(shù)字化教材可以超越時(shí)間限制，課堂上存有疑惑的知識(shí)可以下課后再重新鞏固學(xué)習(xí)。第四，數(shù)字化教材可以超越時(shí)空限制，模擬再現(xiàn)情景。例如，它可以在計(jì)算機(jī)中模擬再現(xiàn)刀具切削情景過程，省去一些不必要的實(shí)物演示和實(shí)驗(yàn)，減少刀具的磨損和設(shè)備的損耗。

三、靈活有效地運(yùn)用數(shù)字化教材

在數(shù)字化教材使用過程中，教師應(yīng)該將傳統(tǒng)教學(xué)手段和現(xiàn)代教學(xué)手段相結(jié)合，靈活有效地運(yùn)用數(shù)字化教材。通過多年的教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為“木材切削原理與刀具”課程教學(xué)過程需要根據(jù)課程各章節(jié)內(nèi)容的不同特點(diǎn)采用相應(yīng)合適的教學(xué)輔助手段，才能取得最佳效果。為此，我們采取了銀幕加黑板的方式，并進(jìn)行以下教學(xué)嘗試，取得了很好的教學(xué)效果。例如，教學(xué)內(nèi)容中需要講解“銑刀結(jié)構(gòu)”時(shí)，可以制作或選用相關(guān)動(dòng)畫配合電子教案講課，因?yàn)閯?dòng)畫可以將無法拍攝的零件構(gòu)造和切削過程很形象地表達(dá)出來，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。又如，“切削力和切削功率推導(dǎo)”等內(nèi)容采用傳統(tǒng)的教學(xué)手段在黑板上完成，因?yàn)楹诎宓陌鍟俣容^適合于邊寫邊解說的內(nèi)容。再如，在講授“抽象的刀具磨損”時(shí)盡可能首選應(yīng)用音像制品配合電子教案講課，因?yàn)殇浵窬哂兄庇^、真實(shí)等特點(diǎn)，可以使學(xué)生看到真實(shí)的磨損過程，易懂、易接受。

四、發(fā)展趨勢(shì)

用近代試驗(yàn)手段深入研究木材切削，木材切削的科學(xué)研究包括理論研究和實(shí)驗(yàn)研究?jī)蓚€(gè)方面。由于木材切削是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，影響因素眾多而又相互關(guān)聯(lián)，因此，到目前為止，實(shí)驗(yàn)研究仍在木材切削研究中占有主要地位。近年來，木材切削實(shí)驗(yàn)技術(shù)有很大的發(fā)展和提高，出現(xiàn)了不少新的試驗(yàn)方法和新儀器。

掃描電鏡、透射電鏡、能譜儀、電子探針、離子探針、俄歇譜儀等已在木材切削實(shí)驗(yàn)研究中得到應(yīng)用，使切削變形過程的機(jī)理和刀具磨損本質(zhì)的研究取得了突破性進(jìn)展，達(dá)到了新的高度；新型高剛度、高靈敏度熱像儀的應(yīng)用使切削、磨削區(qū)的溫度可以直接被測(cè)量；切削過程的自動(dòng)在線檢測(cè)方法的應(yīng)用，使切削加工自動(dòng)化和自適應(yīng)控制的實(shí)現(xiàn)有了可能；用計(jì)算機(jī)程序分析帶鋸振動(dòng)和穩(wěn)定性：用頻譜分析儀器測(cè)定鋸片的適張度；試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集和一些現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理方法的實(shí)際應(yīng)用，使切削實(shí)驗(yàn)技術(shù)得到新的提高。所有這些不僅發(fā)展和提高了木材切削試驗(yàn)技術(shù)，而且大大提高了木材切削技術(shù)的研究和應(yīng)用水平。

總之，數(shù)字化教材建設(shè)需要在教學(xué)過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，合理調(diào)整教學(xué)方法，并在有條件的學(xué)校盡量提供必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，創(chuàng)造好的實(shí)訓(xùn)條件，在教學(xué)方法上借助多媒體激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生真正提高動(dòng)手能力，做到學(xué)有所獲、 學(xué)為所用。

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（作者單位：南京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）endprint